控制大气污染的一个数学理论框架

讨论了如何利用大气污染的数值预报结果和模式进行大气污染最优控制设计的理论框架问题. 提出了以控制污染源排放量为控制手段的大气污染最优控制问题, 其目的是在事先预报的天气条件下, 通过可行的控制手段使得一个城市的大气污染物浓度在一个选定的地域和时间段内保持在某一可容许的指标之内, 同时又使控制的代价(包括控制导致的工艺提高的耗资或工厂减产的经济损失, 或生活的不便性等)为最小. 基于伴随模式的最优化方法, 推导了求解这一问题的数学方法和相应的计算公式. 由于最优控制方案是根据预报的天气条件计算出来的, 而预报结果都是有误差的, 因此事先计算出的最优控制方案的实施效果会受到天气条件预报误差的影响. 利用伴随算子模式方法, 给出了这一问题的一个近似的却高效的算法, 可以计算不同时刻和地点预报的风场、温度场和污染物初值的不确定性对最优控制效果的影响.     

新疆库米什地区晚石炭世-早二叠世花岗岩年代学、地球化学及其地质意义

南天山东缘库米什地区花岗岩广泛出露,沿库米什断裂形成NWW向花岗岩带.该地区发现有忠宝和桑树园子矽卡岩型白钨矿床,矿化与二云母花岗岩关系密切.锆石U-Pb LA-ICP-MS定年分别获得忠宝岩体年龄为296±4 Ma,桑树园子岩体年龄为293±3 Ma,形成时代为晚石炭世-早二叠世.两岩体总体具有高SiO₂(72.51%~74.84%,70.68%~74.14%),K₂O＞Na₂O,铝饱和(A/CNK=1.11~1.48,1.05~1.11),可见原生白云母矿物等特征,反映了同碰撞S型花岗岩的特点.样品总体富集LILE元素、亏损HFSE元素,稀土元素表现为轻稀土富集、重稀土亏损的“右倾”型特征,具中等的负Eu异常.综合岩体的I_Sr值(0.707 6~0.708 8和0.706 5~0.707 7)、负的ε_Nd(t)值(-6.3~-7.1和-4.7~-5.1)、岩体单阶段模式年龄(T_DM)值(1.59~1.8 Ga和1.50~1.56 Ga)及古老的继承锆石年龄(2.5~0.8 Ga)分析认为,忠宝及桑树园子岩体为库米什地区星星峡群变泥质岩云母类矿物脱水部分熔融的产物,并可能混有杂砂岩成分,而南天山东部存在古老基底.本次研究显示南天山洋东部(库米什地区)于晚石炭世-早二叠世最终闭合,早中二叠世A型花岗岩及基性岩浆活动的出现表明该地区进入板内伸展阶段.富钨的星星峡群是本地区钨矿化可能的矿源层,早二叠世挤压向伸展的转换阶段为南天山东部钨矿有利的成矿构造体制,经历多旋回构造重熔的星星峡群在早二叠世造山过程的再次“重熔”作用致使成矿元素最终富集成矿.      

智能全站仪快速测量处理系统

介绍了智能全站仪的组成、测量原理及其发展应用,并开发了基于智能全站仪的快速测量处理系统.通过与传统测量方法进行对比,实测表明该系统自动化程度高、实用性强、实时高效,是进行各种控制测量的理想系统.     

智能全站仪快速测量处理系统

介绍了智能全站仪的组成、测量原理及其发展应用,并开发了基于智能全站仪的快速测量处理系统.通过与传统测量方法进行对比,实测表明该系统自动化程度高、实用性强、实时高效,是进行各种控制测量的理想系统.     

三维变分资料同化中的非线性平衡约束

在三维变分资料同化的许多应用中, 平衡约束都是通过背景误差协方差矩阵B来考虑的: 首先, 要定义模式变量非平衡部分的背景误差协方差矩阵B(u)(一个块对角矩阵); 其次, 要定义一个把非平衡部分变换到模式变量的平衡算子, 再用B =KB(u)K ^T来构造B . 这种形式只适用于那些线性或线性化的平衡约束. 许多实际应用中需要考虑非线性平衡约束, 比如海洋资料同化中的温盐关系. 我们在线性形式的基础上, 导出了几种可以推广到非线性的形式, 提出了在三维变分同化中考虑非线性平衡约束的方案. 利用提出的方案, 进行了从海面动力高度来估计温、盐的资料同化数值试验. 结果表明, 考虑非线性平衡约束的方案比不考虑非线性平衡约束的方案对结果有很大改善.     

扬子陆块北缘西大别地区新元古界定远组双峰式火山岩地球化学特征、成因及其地质意义

西大别地区定远组双峰式火山建造主要由流纹岩、流纹质凝灰岩和玄武岩组成,受区域变质作用影响较小,保留了良好的新元古代火山岩构造,成为理解扬子地块北缘大别山地区前寒武纪地质演化的极佳研究对象.为深化理解其成因和动力学背景,对该火山岩系开展了详细的岩相学、岩石地球化学和Sr-Nd-Hf同位素研究.流纹岩具较高的SiO₂（70.06%~75.46%）、总碱（7.13%~7.89%）和Al₂O₃（12.96%~14.84%）含量,属于过铝质（A/CNK=1.05~1.27）、钙碱性系列,具S型花岗岩的亲缘性.岩石富集轻稀土（（La/Yb）_N=5.30~19.81）,负Eu异常不明显.流纹岩锶同位素初始比值I_Sr为0.703 5~0.707 7,钕同位素ε_Nd（t）值为-10.6~-6.5,两阶段Nd模式年龄T_DM2=1.69~2.00 Ga.其锆石ε_Hf（t）值介于-19.2~-7.2,两阶段Hf模式年龄T_DM2=1.77~2.59 Ga.玄武岩发育典型的气孔和杏仁构造,SiO₂含量为48.26%~51.71%,Mg#值为0.32~0.59,轻稀土元素弱富集（（La/Yb）_N=3.21~10.23）.锶同位素初始比值I_Sr为0.706 1~0.708 1,钕同位素ε_Nd（t）值为-6.6~+3.4,单阶段Nd模式年龄T_DM=1.44~2.02 Ga.岩石地球化学和Sr-Nd-Hf同位素特征显示,定远组流纹岩起源扬子古老陆壳物质的部分熔融;玄武岩原始岩浆可能起源于富集地幔物质的部分熔融.该玄武质岩浆演化过程以分离结晶为主,可能存在少量陆壳物质混染.在陆缘拉张背景下岩石圈地幔部分熔融产生热的基性母岩浆,其底侵或上侵使得地壳岩石部分熔融,产生酸性岩浆,基性岩浆和酸性岩浆交替喷出形成了定远组双峰式火山岩系.扬子地块北缘大别地区新元古代中期（740 Ma左右）岩石圈地幔表现为富集特征,并处于岩石圈持续伸展的动力学背景.      

地应力对油页岩地层劈裂注浆裂隙扩展的影响

地应力的差异性对劈裂注浆的裂缝扩展有着重要的影响。针对油页岩原位裂解区止水,本文提出定向射孔与劈裂注浆相结合的新方法,引导裂缝扩展。根据油页岩参数,利用RFPA软件,分析有无射孔对裂缝扩展的影响,并进一步分析地应力差异对有射孔时裂缝扩展的影响。结果表明,与无射孔注浆相比,有射孔注浆可定向劈裂并减小注浆压力;当x方向应力大于y方向应力时,射孔之间产生的大量裂缝将射孔连通形成帷幕;当x方向应力小于y方向应力时,随着应力差异的逐渐变大,裂缝扩展逐渐从x方向向y方向偏转,直到应力差异成为影响裂缝扩展的主要因素,射孔之间才未形成裂缝且不能连通。此研究成果可为油页岩原位裂解区止水工程提供借鉴。     

同化技术在渤海溢油应急预报系统中的应用

溢油应急预报对溢油事故现场处理具有重要指导意义。国内外已开展大量溢油数值预报技术研究,但由于各类误差的引入(尤其风和流数值预报误差的引入)以及模型本身的不完善等各种原因导致溢油数值预报无法满足日益提高的溢油预报精度需求。随着现场观测技术和监测水平的提高,如何充分利用实时观测数据提高业务化溢油应急预报精度,并满足应急预报迅速快捷的要求,成为目前业务化溢油应急预报的首要问题。国家海洋环境预报中心于2008年实现了渤海溢油业务化预报系统的建立和业务化应用,本文针对当前渤海溢油业务化应急预报中存在的现实问题,利用已有渤海海上5个石油平台从2010年1月至2011年2月的风场观测数据,初步开展最优插值方法(optimal interpolation assimilation method,OI)同化技术在国家海洋环境预报中心渤海溢油应急预报系统风场订正的应用研究。本文采用交错订正方法,确定了OI同化技术中相关尺度因子的选取,从而实现在这5个观测站地理分布情况下,OI同化技术应用中参数的最优化,之后在理想实验和实际案例的应用中,该同化方法明显提高渤海溢油预报精度。本文为如何进一步利用同化方法迅速快捷地实现溢油应急预报精度的提高提供了一定研究基础。     

热带太平洋海洋环流与暖池的结构特征、变异机理和气候效应

热带西太平洋暖池是引发强烈的大气对流、驱动Walker环流和Hadley环流系统的主要热源之一,对全球、尤其是东亚气候有重要影响。针对我国在提升气候预测水平方面的重大和迫切需求,国家重点基础研究发展计划项目"热带太平洋海洋环流与暖池的结构特征、变异机理和气候效应"于2011年7月正式立项。项目拟解决的关键科学问题包括:①调控暖池形成和变异的海洋环流多尺度相互作用过程;②海洋动力过程在暖池热盐结构变异中的作用及其机理;③暖池变异对不同类型El Nio影响机理的异同和对东亚季风变异的调制机理。围绕上述关键科学问题,项目将以暖池变异为中心,关注影响和控制暖池结构与变异的关键海洋过程,以及暖池海气相互作用影响ENSO循环、东亚季风年际变异的过程和机理,重点组织开展以下3个方面有针对性的调查研究:①热带太平洋环流和暖池的结构和变异特征;②热带太平洋环流与暖池相互作用的关键过程和机理;③暖池变异的海洋—大气耦合过程及其气候效应。在此基础上,项目将力争阐明暖池影响东亚季风和我国气候变异的过程、机理与敏感区,改进模式的混合参数化方案,提出有效提高ENSO预报技巧的同化方案,为我国短期气候预测能力的提高提供科学支撑。     

甘肃枣子沟金矿床成矿过程分析——来自矿床地质特征、金的赋存状态及稳定同位素证据

枣子沟金矿位于同仁-夏河-岷县金成矿带,矿区赋矿地层为三叠纪中统古浪堤组下段细碎屑岩及灰岩,并发育大量闪长质脉岩。矿体既产于地层中,也出现在脉岩或其接触带中,但其产状均严格受NE、NW及近SN向3组断裂构造控制,控矿构造为高角度的张剪性及旋扭性断裂。热液成矿期可划分为黄铁矿-石英阶段,黄铁矿-毒砂-(闪锌矿-方铅矿-黄铜矿-辉银矿-绢云母-绿泥石-)石英阶段,辉锑矿-石英-方解石阶段及石英-方解石阶段。围岩蚀变类型主要为硅化、方解石化及绢云母化。环境扫面电镜及电子探针测试数据表明,金呈显微可见金存在于矿物裂隙和粒间隙中或以纳米不可见金捕获在载金矿物中。成矿期不同硫化物金的质量分数均高出检测限,其范围为0.003%～0.658%,平均值为0.257%。枣子沟金矿床具有卡林型金矿床的典型特征。氢氧同位素数据显示成矿流体主要来自大气水,硫同位素数据则表明硫主要来自沉积地层。其成矿过程可能为深切割断裂导通地下水,在深部被加热循环萃取围岩中成矿物质,并在浅表张性断裂中充填交代围岩,致使成矿物质沉淀富集成矿。金的迁移形式可能存在AuH3SiO04、Au(HS)2-、H2Au(Sb,As)S02和HAu(Sb,As)S3-等多种迁移方式。成矿早阶段可能以金硅络合物的解体为主,成矿晚阶段则可能是硫氢(锑)络合物发生解体,致使金与硫化物同时沉淀,以显微纳米金的形式包含在硫化物中。